Photovoltaik

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Photovoltaik
Solarmodul-Fassade
Dem Sonnenstand nachgefĂŒhrte Photovoltaikanlage in Berlin-Adlershof
Thermografie an einer Photovoltaik - Anlage / Nachweis fehlerhafte Zelle


Unter Photovoltaik bzw. Fotovoltaik versteht man die direkte Umwandlung von Lichtenergie in elektrische Energie mittels Solarzellen. Seit 1958 ist sie zur Energieversorgung der meisten Raumflugkörper im Einsatz. Inzwischen wird sie auch auf der Erde zur Stromerzeugung eingesetzt und findet unter anderem Anwendung auf DachflÀchen, bei Parkscheinautomaten, in Taschenrechnern, an SchallschutzwÀnden und auf FreiflÀchen.

Der Name leitet sich aus dem Wortstamm φωτ- phot- des altgriechischen Substantivs Ï†áż¶Ï‚ phos „Licht“ (der Wortstamm ist im Nominativ nicht erkennbar, aber z. B. im Genitiv φωτός photĂłs) sowie aus der abgeleiteten SI-Einheit fĂŒr die elektrische Spannung, dem Volt (nach Alessandro Volta) ab. Die Photovoltaik ist ein Teilbereich der Solartechnik, die weitere technische Nutzungen der Sonnenenergie einschließt.

Inhaltsverzeichnis

Geschichte der Photovoltaik

→ Hauptartikel: Geschichte der Photovoltaik
Teil eines SolarzellenflĂŒgels der Raumsonde Juno

Der photoelektrische Effekt wurde bereits im Jahre 1839 von dem französischen Physiker Alexandre Edmond Becquerel entdeckt. 1876 wiesen William G. Adams und Richard E. Day diesen Effekt auch bei einem Selenkristall nach. 1905 gelang es Albert Einstein, den Photoeffekt richtig zu erklĂ€ren, wofĂŒr er 1921 den Nobelpreis fĂŒr Physik bekam. Nach vielen weiteren Entdeckungen und Entwicklungen gelang es dann 1954 Daryl Chapin, Calvin Fuller und Gerald Pearson, die ersten Siliziumzellen, mit Wirkungsgraden von ĂŒber 4 %, zu produzieren, eine Zelle erreichte sogar einen Wirkungsgrad von 6 %. Die erste technische Anwendung wurde 1955 bei der Stromversorgung von TelefonverstĂ€rkern gefunden.[1][2] Seit Ende der 1950er Jahre werden Photovoltaikzellen in der Satellitentechnik verwendet: Als erster Satellit mit Solarzellen startete Vanguard 1 am 17. MĂ€rz 1958 in die Erdumlaufbahn. In den 1960er und 1970er Jahren fĂŒhrte die Nachfrage aus der Raumfahrt zu entscheidenden Fortschritten in der Entwicklung von Photovoltaikzellen.

Ausgelöst durch die Energiekrisen in den 1970er Jahren und das gestiegene Umweltbewusstsein wird seitdem verstĂ€rkt versucht, die Erschließung dieses Energiewandlers durch technische Fortschritte auch wirtschaftlich interessant zu machen. Zu nennen sind dabei das 70.000-DĂ€cher-Programm in Japan (1994), welches im Jahr 2002 bereits 144.000 DĂ€cher erreicht hatte, das 1.000.000-DĂ€cher-Programm in den USA (1997); in Deutschland kann man dabei das 1000-DĂ€cher-Programm (1990), das „Sonne in der Schule“-Programm (1994), das 100.000-DĂ€cher-Programm (2003 wurden ca. 65.000 DĂ€cher erreicht) sowie das Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) nennen, welche finanzielle Anreize zum Bau einer PV-Anlage boten bzw. immer noch bieten.

Das 100.000-DĂ€cher-Programm lief Mitte 2003 aus und wurde Anfang 2004 durch die Änderung beziehungsweise Novellierung des EEG kompensiert. Die EinspeisevergĂŒtung wurde entsprechend angehoben. Im Jahr 2005 erreichte die gesamte Nennleistung der in Deutschland installierten Photovoltaikanlagen ein Gigawatt, im Jahr 2010 wurde die Grenze von zehn Gigawatt ĂŒberschritten.

Grundlagen

Technische Beschreibung

Parkscheinautomat als photovoltaisches Inselsystem

Die als Licht und WĂ€rme auf die ErdatmosphĂ€re auftreffende Menge an Sonnenenergie betrĂ€gt jĂ€hrlich 1,5 Ă— 1018 kWh; dies entspricht in etwa dem 15.000-fachen des gesamten PrimĂ€renergieverbrauchs der Menschheit im Jahre 2006 (1,0 Ă— 1014 kWh/Jahr). Der Lichtenergieeintrag durch die Sonne betrĂ€gt pro Jahr etwa 1,1 Ă— 1018 kWh, wird aber noch durch die AtmosphĂ€re, insbesondere durch Wolken, reduziert. Die verbleibende Strahlungsenergie kann prinzipiell aufgefangen und teilweise in ElektrizitĂ€t umgewandelt werden, ohne dass Nebenprodukte wie Abgase (beispielsweise Kohlendioxid) entstehen. Der WellenlĂ€ngenbereich der auftreffenden elektromagnetischen Strahlung reicht vom kurzwelligen, nicht sichtbaren Ultraviolett (UV) ĂŒber den sichtbaren Bereich (Licht) bis weit in den langwelligeren infraroten Bereich (WĂ€rmestrahlung) hinein. Bei der Umwandlung wird der photoelektrische Effekt ausgenutzt.

Die photovoltaische Energiewandlung findet mit Hilfe von Solarzellen, die zu so genannten Solarmodulen verbunden werden, in Photovoltaikanlagen statt. Die erzeugte ElektrizitĂ€t kann entweder vor Ort genutzt, in Akkumulatoren gespeichert oder in Stromnetze eingespeist werden. Bei Einspeisung der Energie in das öffentliche Stromnetz wird die von den Solarzellen erzeugte Gleichspannung von einem Wechselrichter in Wechselspannung umgewandelt. Mitunter wird eine alleinige Energieversorgung mittels Photovoltaik in Inselsystemen realisiert. Um hier kontinuierlich Energie zur VerfĂŒgung zu stellen, muss die Energie gespeichert werden. Ein bekanntes Beispiel fĂŒr akkumulatorgepufferte Inselsysteme sind Parkscheinautomaten.

Stromerzeugung mittels Photovoltaik ist derzeit (2011) in Deutschland aufgrund hoher Herstellungskosten der Solarmodule deutlich teurer als mittels herkömmlicher Kraftwerke. Bei den konventionellen Kraftwerken sind allerdings teilweise hohe Folgekosten zu berĂŒcksichtigen. Das stark schwankende Strahlungsangebot erschwert den Einsatz der Photovoltaik. Die Strahlungsenergie schwankt, nicht langfristig exakt vorhersehbar, tages- und jahreszeitlich bedingt und ist weiterhin von der Wetterlage abhĂ€ngig. So kann eine fest installierte Solaranlage in Deutschland im Juli einen gegenĂŒber dem Dezember bis zu fĂŒnfmal höheren Ertrag aufweisen. Die photovoltaische Energiewandlung kann als ein Baustein in einem Energiemix verschiedener Energiewandlungsprozesse betrachtet werden. Ohne die Möglichkeit einer wirtschaftlichen Energiespeicherung im großen Maßstab ist es fraglich, ob hierbei konventionelle Kraftwerke ersetzbar werden können. Das Stromeinspeisungsgesetz und insbesondere das Erneuerbare-Energien-Gesetz haben zu einem Boom bei der Errichtung von Photovoltaikanlagen in Deutschland gefĂŒhrt. So wurde Ende Juni 2005 die Schwelle von 1000 MW installierter elektrischer Nennleistung von Photovoltaikanlagen ĂŒberschritten; das entspricht einer Verhundertfachung in den letzten zehn Jahren.

Organische Photovoltaik

→ Hauptartikel: Organische Solarzelle
Farbstoffsolarmodule in verschiedenen Designs

Photovoltaik auf Basis von Solarzellen aus organischen Kunststoffen wird als Organische Photovoltaik (OPV) bezeichnet. Der Wirkungsgrad und die Haltbarkeit der augenblicklich verfĂŒgbaren Materialien liegen noch deutlich hinter denen vergleichbarer Zellen auf Siliziumbasis. Jedoch lassen sich aus organischen Materialien bei angestrebt deutlich geringeren Produktionskosten Solarzellen herstellen, die transparent, biegsam und dĂŒnn wie Kunststofffolien sind und daher wesentlich vielfĂ€ltiger und breiter einsetzbar wĂ€ren. So könnten beispielsweise Fenster vollstĂ€ndig mit organischen Solarzellen beschichtet werden. Aus diesem Grund hat das Bundesministerium fĂŒr Bildung und Forschung (BMBF) im Juni 2007 gemeinsam mit Industriepartnern eine Förderinitiative begonnen, um diese Technologie gezielt voranzutreiben und zu dem bestehenden technologischen Vorsprung amerikanischer Startup-Firmen aufzuschließen.[3][4]

Als Technologien kommen momentan hauptsĂ€chlich entweder die GrĂ€tzel-Zelle oder kunststoffbasierte Zellen zum Einsatz. WĂ€hrend bei der GrĂ€tzel-Zelle ein Gemisch aus FarbstoffmolekĂŒlen zur Lichtsammlung und Titandioxid-Nanopartikeln als Halbleiter zur Stromerzeugung verwendet wird und meist eine flĂŒssige Komponente benötigt wird, erfolgt die Lichtsammlung bei kunststoffbasierten Zellen etwa mit Fullerenen in Zusammenwirken mit elektrisch leitfĂ€higen Polymeren oder kleinen MolekĂŒlen.

Solarzellen aus organischen Materialien sind â€“ wie jede andere Solarzelle â€“ beim Betrieb ultravioletter Strahlung ausgesetzt. Photonen aus diesem Energiebereich sind in der Lage, die meisten organischen Verbindungen zu schĂ€digen oder zu zerstören; dieser Vorgang macht beispielsweise Kunststofffolien porös. Bei Solarzellen aus dĂŒnnen Schichten organischen Materials fĂŒhrt dies zu einer beschleunigten Alterung des Materials und somit zu einer beschleunigten Abnahme des Wirkungsgrads. Prinzipiell ist jedoch der Einsatz von UV-Filtern denkbar.

Schreibweise

Wie oben erwĂ€hnt, stammt der erste Bestandteil des Wortes aus dem Altgriechischen (φωτ- phot-), so dass ursprĂŒnglich nur die Schreibweise Photovoltaik gebrĂ€uchlich war. Üblicherweise wird die AbkĂŒrzung PV verwendet. Seit der deutschen Rechtschreibreform (Stand 2006) ist die Schreibweise Fotovoltaik die neue Hauptform, Photovoltaik jedoch eine weiterhin zulĂ€ssige Nebenform. Im Deutschen Sprachraum[5] ist die Nebenform Photovoltaik (im Vergleich zur Hauptform) die weitaus gebrĂ€uchlichere Variante, insbesondere unter Fachleuten. Die AbkĂŒrzung FV ist noch ungebrĂ€uchlicher als PV. International sind Schreibweisen sowohl mit Ph- (englisch photovoltaics) als auch mit F- (spanisch fotovoltaica) anzutreffen. Auch im Spanischen ist PV eine verbreitete gebrĂ€uchliche AbkĂŒrzung fĂŒr Photovoltaik.

LeistungsfÀhigkeit

Installierte PV-Nennleistung in der EU in MWp
Nr. Staaten 2010[6] 2009[7] 2008[8] 2007[9] 2006[10] 2005[11]
1 Deutschland 17370 9959 6019 3846 2743 1910
2 Spanien 3808 3438 3421 734 175 57,6
3 Italien 3479 1157 458 120 50.0 46,3
4 Tschechien 1953 463 54,7 4,0 0,8 0,5
5 Frankreich 1054 335 104 46,7 33,9 26,3
6 Belgien 787 374 70,9 21,5 4,2 2,1
7 Griechenland 205 55,0 18,5 9,2 6,7 5,4
8 Slowakei 144 0,2 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1
9 Portugal 131 102 68,0 17,9 3,4 3,0
10 Österreich 103 52,6 32,4 27,7 25,6 24,0
11 Niederlande 96,9 67,5 57,2 53,3 52,7 50,8
12 Vereinigtes Königreich 74,8 29,6 22,5 18,1 14,3 10,9
13 Slowenien 36,3 9,0 2,0 1,0 0,4 0,2
14 Luxemburg 27,3 26,4 24,6 23,9 23,7 23,6
15 Bulgarien 17,2 5,7 1,4 0,1 0,1
16 Schweden 10,1 8,8 7,9 6,2 4,9 4,2
17 Finnland 9,6 7,6 5,6 5,1 4,5 4,0
18 DĂ€nemark 7,1 4,7 3,3 3,1 2,9 2,7
19 Zypern 6,2 3,3 2,2 1,3 1,0 0,5
20 RumÀnien 1,9 0,6 0,5 0,3 0,2
21 Polen 1,8 1,4 1,0 0,6 0,4 0,3
22 Ungarn 1,8 0,7 0,5 0,4 0,3 0,2
23 Malta 1,7 1,5 0,2 0,1 0,1 < 0,1
24 Irland 0,6 0,6 0,4 0,4 0,4 0,3
25 Litauen 0,1 0,1 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1
26 Estland 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1
27 Lettland < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1
EU27 GWp 29,33 16,30 10,38 4,94 3,15 2,17
Daten fĂŒr 2010 beruhen auf SchĂ€tzungen, tatsĂ€chliche Werte können abweichen.

Nennleistung

Die Nennleistung von Photovoltaikanlagen wird hĂ€ufig in der nicht-wissenschaftlichen Schreibweise Wp (Watt Peak) oder kWp angegeben. „Peak“ (engl. Höchstwert, Spitze) bezieht sich auf die Leistung bei Testbedingungen. Sie dienen zur Normierung und zum Vergleich verschiedener Solarmodule. Die elektrischen Werte der Bauteile, unter diesen Bedingungen, werden in DatenblĂ€ttern angegeben. Es wird bei 25 Â°C Modultemperatur, 1000 W/mÂČ BestrahlungsstĂ€rke und einer Luftmasse von 1,5 gemessen, was einem Zenitwinkel des einfallenden Lichtes von 48,2° (= arccos 2/3) entspricht. Dies sind die Standard-Testbedingungen (meist abgekĂŒrzt STC, engl. standard test conditions), die als internationaler Standard festgelegt wurden. Können diese Bedingungen beim Testen nicht eingehalten werden, so muss aus den gegebenen Testbedingungen die Nennleistung rechnerisch ermittelt werden.

Die BestrahlungsstĂ€rke von 1000 W/mÂČ kommt in Mitteleuropa ĂŒber ein Jahr gesehen nicht sehr hĂ€ufig vor (je weiter sĂŒdlich, desto hĂ€ufiger). Im normalen Betrieb haben Solarzellen bei dieser Einstrahlung eine höhere Betriebstemperatur als die im Test vorgesehenen 25 Â°C und damit auch einen niedrigeren Wirkungsgrad.

Die zu erwartende mittlere Produktion an elektrischer Energie einer jeweils neu errichteten netzgekoppelten Photovoltaikanlage in Deutschland steigt seit Jahren mit Verbesserung der Technik kontinuierlich an und lag 2006 bei Werten zwischen 700 und 1180 kWh pro kWp und Jahr.[12][13] Typischerweise sind die ErtrĂ€ge im SĂŒden höher als im Norden, wobei selbst in Norddeutschland teilweise immer noch beachtliche ErtrĂ€ge generiert werden können – so hat eine Anlage in Norddeutschland 1085  kWh pro kWp im Jahr 2008 generiert.[14] FĂŒr eine Nennleistung von 1 kW werden Solarzellen mit einer FlĂ€che von etwa 8–10 mÂČ benötigt. Daraus ergibt sich fĂŒr eine neue Anlage ein tatsĂ€chlicher Energieertrag von etwa 70–125 kWh pro Quadratmeter und Jahr (entspricht einer mittleren Leistungsabgabe von 8 bis 14,3 W pro Quadratmeter).

Mit einem Online-Photovoltaikanlagen-Rechner[15] lÀsst sich der potentielle Energieertrag je nach Ort, Ausrichtung, Dachneigung, FlÀche und Effizienz berechnen.

TatsÀchliche Einspeisung in Deutschland

Im Jahr 2009[16][17] errechnet sich fĂŒr Deutschland aus der installierten Leistung von 9,8 GWp und der im Jahresmittel wirksamen Leistung von 710 MW (erzeugte Energie von 6.200 GWh/a) die mittlere Einschaltdauer von 821 h. Gemessen an den 8760 Stunden pro Jahr ergibt sich eine mittlere Ausnutzung der ArbeitsfĂ€higkeit von 9,37 %, wenn dabei die halbe im Jahr 2009 zugebaute Leistung als im Mittel des Jahres wirksam berĂŒcksichtigt wird.

Entsprechend der SonnenstrahlungsintensitĂ€t erreicht die Photovoltaik in der Mittagszeit ihren Leistungspeak, zum Abend hin nimmt die eingespeiste Strommenge wieder ab. Wie aus dem Lastprofil ersichtlich, wird in Deutschland der meiste Strom zwischen 8.00 Uhr morgens und 19.00 Uhr abends benötigt. Durch die Überdeckung des Lastprofils des Stromverbrauchs mit der zeitlichen Verteilung der Photovoltaikeinspeisung verringert sich die Notwendigkeit, Spitzenlastkraftwerke anzufahren.

Im Internet finden sich auf der EEX-Transparenzplattform die tagesaktuelle Berechnung des Leistungsprofils und die Produktionsdaten fĂŒr elektrische Energie fĂŒr Deutschland und Österreich aufgeschlĂŒsselt nach Erzeugungsart und Regelzonen. FĂŒr Deutschland werden die gemessenen Photovoltaikdaten aus den vier Regelzonen gemeldet und sind seit dem Beginn der Meldungen am 19. Juli 2010 auch abzurufen[18]. Auch eine Berechnung des aktuellen Leistungsprofils der in Deutschland installierten Photovoltaik mit Visualisierung nach Postleitzahlgebieten ist bei einem Wechselrichterhersteller abrufbar[19]. Die vier Übertragungsnetzbetreiber in Deutschland setzen seit 2010/2011 fĂŒr die Planung der Regelleistung unter anderem die Berechnungen großer Betreiber von Datenportalen zu Photovoltaikanlagen ein. Deren Berechnungen basieren jeweils auf Ertrags- und Leistungsdaten von etwa 10 % der installierten Anlagenleistung in Deutschland.

Ein Forschungsprojekt der EU beschĂ€ftigt sich ebenfalls mit der tatsĂ€chlichen Leistung von Photovoltaik je nach Region. Hierzu gibt es eine Internetseite, auf der man sich, unter Angabe der Nennleistung, die tatsĂ€chliche Leistung von Photovoltaik fĂŒr alle grĂ¶ĂŸeren StĂ€dte in Europa und Afrika schĂ€tzen lassen kann.[20]

Entwicklung der Stromerzeugung bei Photovoltaik in Deutschland[21]
Jahr 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010[22]
Globalstrahlung in Deutschland in Watt/mÂČ[23] 119 121 119 139 123 125 127 125 124 126 123
Erzeugung in GWh 64 116 188 313 557 1282 2220 3075 4000 6200 12000
installierte Leistung in MWpeak 100 178 258 408 1018 1881 2711 3811 5311 9800 16914

Wirkungsgrad

Der Wirkungsgrad ist der Quotient aus in einem gegebenen Zeitintervall entnommener elektrischer Energie und eingestrahlter Lichtenergie. Er kann fĂŒr unterschiedliche Systemgesamtheiten betrachtet werden:

  • die nackte Solarzelle
  • das Solarpanel oder -Modul
  • die gesamte Anlage inklusive Wechselrichter bzw. Laderegler und Akkus.

Die heutzutage mit Solarzellen in der Photovoltaik erzielbaren Wirkungsgrade reichen von wenigen Prozent bis zu ĂŒber 40 %. Organische Solarzellen erzielen derzeit bis zu 8,13 % Wirkungsgrad,[24] DĂŒnnschichtmodule auf Basis von amorphem Silizium etwa 5 bis 13 %,[25] DĂŒnnschichtmodule auf der Basis von Cadmiumtellurid ca. 12 %,[26] Solarzellen aus polykristallinem Silizium 13 bis 18 %,[27][28] Zellen aus monokristallinem Silizium zwischen 14 und 24 %.[29] Sogenannte Konzentratorzellen können in Laborsituationen ĂŒber 40 % Wirkungsgrad erzielen.[30][31]

Je grĂ¶ĂŸer der Wirkungsgrad, desto kleiner kann die Anlage fĂŒr eine gegebene Nennleistung ausgelegt werden. Das heißt aber nicht, dass sie billiger ist, denn bessere Solarzellen sind auch teurer.

Zum Vergleich: SonnenwĂ€rmekraftwerke kommen auf einen Wirkungsgrad von ca. 14–16 %.

Konzentrator-Photovoltaikmodule weisen einen höheren Wirkungsgrad als konventionelle Photovoltaikmodule auf.[32] Zum einen, weil effizientere, teurere Zellen verwendet werden können, und zum anderen steigt der Wirkungsgrad mit einer höheren LichtintensitĂ€t, da der Kurzschlussstrom der Zelle proportional zur LichtintensitĂ€t ansteigt und gleichzeitig die Zellenspannung zunimmt.[33] Da der optische Konzentrator die Solarstrahlung von einer großen EingangsflĂ€che auf die relativ kleine Solarzelle bĂŒndelt, ist eine wirksame (Wasser-)KĂŒhlung der Solarzelle notwendig, weil sonst deren Temperatur unzulĂ€ssig ansteigen und der Zellen-Wirkungsgrad zudem abnehmen wĂŒrde. Da Konzentrator-Photovoltaikmodule wegen der LichtbĂŒndelung zwingend auf NachfĂŒhrsysteme angewiesen sind, erhöht sich der Energieertrag gegenĂŒber einer konventionellen Photovoltaikanlage wesentlich. Wegen der LichtbĂŒndelung können Konzentrator-Photovoltaikmodule aber nur in Gebieten mit hoher direkter Sonneneinstrahlung effektiv eingesetzt werden. Sie konkurrieren diesbezĂŒglich also im Wesentlichen mit SolarwĂ€rmekraftwerken. Die höheren Investitionskosten von Konzentrator-Photovoltaik haben deren höheren Energieertrag verglichen mit konventionellen Photovoltaikanlagen bisher nicht wettmachen können.[34]

Heutige Solarmodule absorbieren einen Teil des Sonnenlichts nicht, sondern reflektieren es an ihrer OberflÀche. Schwarzes Silicium vermeidet diese Reflexionen fast vollstÀndig.[35] Allerdings sind auch heutige Solarmodule in der Regel mit einer Antireflexionsschicht ausgestattet, die die Reflexion bereits stark vermindert.

Performance Ratio und Systemwirkungsgrad

Der Systemwirkungsgrad beschreibt den Wirkungsgrad des gesamten Solarsystems einschließlich der Verluste durch die Umwandlung im Wechselrichter, die LĂ€nge der Stromleitungen, Verschattungen und ggf. weitere Faktoren.

Die Performance Ratio (PR) beschreibt das VerhĂ€ltnis zwischen Nutzertrag und Sollertrag einer Anlage und wird hĂ€ufig auch QualitĂ€tsfaktor (Q) genannt. Sie gibt an, wie viel von dem theoretisch möglichen Stromertrag tatsĂ€chlich zur Nutzung bereitsteht.[36] Die Performance Ratio einer Photovoltaikanlage sollte im Allgemeinen einen Wert von mindestens 70 % erreichen.[37][38]

Durch Verbesserungen in der Invertertechnologie, sowie durch den Zugewinn an Erfahrung bei den Installationsbetrieben, kann man mit Werten zwischen 80 % und 90 % fĂŒr neue Anlagen rechnen. Da die PR als Ausdruck der QualitĂ€t von Planung und AusfĂŒhrung einer Anlage auch die geplante RentabilitĂ€t einer Anlage beeinflusst, ist es normalerweise ĂŒblich, dass feste PR-Zusagen gegenĂŒber Investoren bzw. Banken gegeben werden. Die PR wird dort zum Kriterium der Kreditvergabe bzw. der Investitionszusage.

Verschmutzung und Reinigung

Wie auf jeder OberflĂ€che im Freien (vergleichbar mit Fenstern, WĂ€nden, DĂ€chern, Auto etc.), können sich auch auf Photovoltaikanlagen unterschiedliche Stoffe absetzen. Dazu gehören beispielsweise BlĂ€tter und Nadeln, klebrige organische Sekrete von LĂ€usen, Pollen und Samen, Ruß aus Heizungen und Motoren, Staub und organische Substanzen aus StallablĂŒftungen (aus der Landwirtschaft im Allgemeinen), FuttermittelstĂ€ube aus der Landwirtschaft, Wachstum von Pionierpflanzen wie Flechten, Algen und Moosen sowie Vogelkot. Die „Selbstreinigung“ der Module (durch Regen und Schnee) reicht oftmals nicht aus, um die Anlage ĂŒber Jahre bzw. Jahrzehnte sauber zu halten. Durch Ablagerung von Schmutz auf der Photovoltaikanlage gelangt weniger Sonnenenergie in das Modul. Die Verschmutzung wirkt wie eine Verschattung und ein Ertragsverlust ist die Folge.[39] Dieser Ertragsverlust kann bei extremen Verschmutzungen ĂŒber 30 % betragen. Im bundesdeutschen Durchschnitt wird von einem schmutzbedingten Ertragsverlust von 6–8 % ausgegangen.[40][41] Um gleich bleibende ErtrĂ€ge zu sichern, mĂŒssten eine Vielzahl von Anlagen regelmĂ€ĂŸig auf Verschmutzung hin kontrolliert und, falls notwendig, gereinigt werden. Stand der Technik ist die Verwendung von vollentsalztem Wasser (Demineralisiertes Wasser) um Kalkflecken zu vermeiden. Als weiteres Hilfsmittel kommen bei der Reinigung wasserfĂŒhrende Teleskopstangen zum Einsatz. Die Reinigung sollte schonend durchgefĂŒhrt werden, um die ModuloberflĂ€che z.B. durch die Verwendung von kratzenden ReinigungsgerĂ€ten nicht zu beschĂ€digen. Zudem sollten Module ĂŒberhaupt nicht und DĂ€cher nur unter entsprechenden Sicherheitsvorkehrungen betreten werden. Auch mit einer WĂ€rmebildkamera kann man die Verschmutzung feststellen.Liegt ein Schmutzfilm auf den Modulen sind die Module wĂ€rmer und somit produzieren sie weniger Strom. Deshalb ist es auch sehr wichtig die Anlage regelmĂ€ĂŸig zu reinigen.

Energetische Amortisation

→ Hauptartikel: Erntefaktor

Die CO2-Kreislaufbilanz ist abhÀngig von der Erzeugungsart des eingesetzten Stroms im Rahmen der Herstellung, also innerhalb der gesamten Produktions- und Transportkette. Im Idealfall sind die CO2-Emissionen durch den Einsatz regenerativer Energien im Rahmen der Herstellung gleich null, erhöhen sich aber typischerweise durch Grauenergien wÀhrend des Transportes (etwa durch den Betrieb von Verbrennungsmotoren in Schiffen und LKW), bzw. durch weitere Grauenergien im Rahmen der Anfahrt und den Inbetriebnahme-Arbeiten des Monteurs vor Ort.

Aus der Absicht, durch Photovoltaik Strom zu erzeugen, ergibt sich ein Interesse an der kurzfristigen Amortisation des wĂ€hrend der Herstellung eingesetzten Stroms. Die Zeiten bis zur energetischen Amortisation betragen technologieabhĂ€ngig zwischen etwa drei Monaten bei in Drucktechnik hergestellten DĂŒnnschichtmodulen, etwa 1 Jahr bei typischen Cadmiumtellurid-DĂŒnnschichtmodulen, bis zu deutlich ĂŒber fĂŒnf Jahren bei monokristallinen Siliziummodulen. Die Energieaufwendigkeit verschiedener Herstellungsverfahren korreliert in etwa mit den Herstellungskosten, wodurch sich beim Kauf von Modulen aus weniger energieaufwĂ€ndigeren Verfahren typischerweise ein Preisvorteil bei den Anschaffungskosten ergibt.

Verwendung der erzeugten Energie

Stromgewinnung

Solarmodule erzeugen Gleichstrom mit einer niedrigen Spannung. Die meisten elektrischen Energieverbraucher sind auf Wechselstrom (zum Beispiel im Haushalt 230 V, 50 Hz) angewiesen, da das Energieversorgungssystem aus verschiedenen technischen GrĂŒnden (Leitungsverluste, Transformatoren, Drehstrommotoren und Sicherheit) in Wechselstromtechnik gebaut wurde. Bei der Umwandlung und Übertragung des Gleichstroms in Wechselstrom entstehen Verluste (meist 3 bis 7 %). Als Umwandler werden Wechselrichter verwendet. Dies sind â€“ technisch gesehen â€“ starke Oszillatoren der Frequenz 50 Hz. Ohne diese ließe sich der erzeugte Strom nicht in das öffentliche Netz einspeisen.

Bei einem Einsatz in Deutschland wird die Energie, die zur Herstellung einer Photovoltaikanlage benötigt wird, in zwei bis sieben Jahren wieder hergestellt. Der Erntefaktor liegt zwischen 1,5 und 38. Die Lebensdauer wird auf 30 bis 40 Jahre geschĂ€tzt. Der energieintensive Teil der Solarzelle kann 4- bis 5-mal wiederverwertet werden.

Weitere Anwendungen

Neben der Stromgewinnung zur Einspeisung in das Netz wird die Photovoltaik auch fĂŒr mobile Anwendungen eingesetzt, beispielsweise bei Solarfahrzeugen, Solarflugzeugen und Solarluftschiffen. Zum Zwischenspeichern der gewonnenen Energie werden zumeist Solarbatterien eingesetzt. Auch fĂŒr den Einsatz in Bereichen ohne Netzversorgung ist die Photovoltaik eine gute Lösung wie beispielsweise in der Raumfahrt, bei Solarleuchten, elektrischem Weidezaun oder allgemein als Inselanlage.

Nutzungspotenzial

Weltweites Potenzial

Strahlungsatlas

Sehr viel besser als in Deutschland ist das weltweite Potenzial der Photovoltaik. Aufgrund der hohen Einstrahlungsdichte und den damit verbundenen deutlich höheren Energieertragswerten lassen sich in Chile (2400 kWh/kWp/Jahr), Kalifornien (2150 kWh/kWp/Jahr), Australien (2300 kWh/kWp/Jahr) oder Indien (2200 kWh/kWp/Jahr) deutlich gĂŒnstigere Stromgestehungskosten erzielen. Hinzu kommt, dass in vielen EntwicklungslĂ€ndern kein Stromnetz existiert und somit die Photovoltaik eine preisgĂŒnstigere Möglichkeit bietet, elektrischen Strom zu erzeugen, als dies mit Dieselgeneratoren möglich ist.

Standortfragen

In Deutschland installierte Anlagen liefern nach dem aktuellen Stand der Technik einen Jahresertrag von etwa 700 bis 1100 kWh pro kWp.

Ein immer wieder genanntes Konzept aus europĂ€ischer Sicht ist die Erzeugung von Solarstrom in Nordafrika, wo höhere spezifische ErtrĂ€ge durch die höhere Sonneneinstrahlung möglich sind, und dessen Transport via HochspannungsgleichstromĂŒbertragung nach Europa.[42] Allerdings sind bei solchen Modellen die notwendigen Investitionen zum Aufbau der gesamten technischen Infrastruktur und die Übertragungsverluste angesichts der Entfernung zu berĂŒcksichtigen. BerĂŒcksichtigt werden mĂŒsste außerdem die politische InstabilitĂ€t in einigen LĂ€ndern dieser Region.

FlĂ€chenabschĂ€tzungen fĂŒr Deutschland

Solarstrahlungspotenzial in Europa

Energieertrag

Solarstrahlung in Deutschland

Obwohl die insgesamt zur VerfĂŒgung stehende Sonneneinstrahlung immens hoch erscheint, ist deren Leistung pro FlĂ€che mit maximal 1 kW/mÂČ verhĂ€ltnismĂ€ĂŸig gering. Deshalb benötigt die Photovoltaik relativ viel FlĂ€che, was aber dadurch relativiert wird, dass Photovoltaik im Gegensatz zu Großkraftwerken auf bebauter FlĂ€che (DĂ€cher, Fassaden, ParkplĂ€tze, BrĂŒcken, SchallschutzwĂ€nde etc.) installiert werden kann. Wirtschaftlich ausschlaggebend fĂŒr die Amortisation ist nicht die Spitzenleistung einer Photovoltaikanlage, sondern die Stromerzeugung pro Jahr.

FlĂ€chenabschĂ€tzung fĂŒr Erzeugung des gesamten elektrischen Energiebedarfs durch PV

In Deutschland betrug im Jahr 2010 die erzeugte Strommenge 621 TWh. Unter der Voraussetzung, die Energie sowohl tageszeitlich als auch unterjĂ€hrig verlustfrei speichern zu können, wĂ€ren bei einem durchschnittlichen Ertrag von 900 kWh je kWp insgesamt 690 GWp zu installieren. Die hierfĂŒr nötige FlĂ€che hĂ€ngt von der Installation ab: Auf nach SĂŒden ausgerichteten schrĂ€gen DĂ€chern ist bei Verwendung leistungsstarker Module je kWp lediglich eine FlĂ€che von unter 8 Quadratmetern je kWp notwendig, wogegen bei Verwendung von DĂŒnnschichtzellen auf FreiflĂ€chen der Platzbedarf bei etwa 30 Quadratmetern je kWp liegt. Hieraus ergibt sich eine benötigte GesamtflĂ€che zwischen 5500 und 20700 Quadratkilometern. Dies entspricht 1,5 bis 5,7 % der GesamtflĂ€che Deutschlands. Als Vergleich: 2007 belegte die Siedlungs- und VerkehrsflĂ€che 46789 kmÂČ oder 13,1 % der BodenflĂ€che Deutschlands.[43] Nach Ecofys eignen sich mehr als 2300 kmÂČ Dach- und FassadenflĂ€che (0,65 % der GesamtflĂ€che Deutschlands) fĂŒr die Nutzung durch PV-Anlagen.[44]

FlĂ€chenabschĂ€tzung fĂŒr einen nachhaltigen Beitrag der PV an der Stromerzeugung

Eine vollstĂ€ndige ElektrizitĂ€tsversorgung durch die Photovoltaik wird aufgrund der großen jahreszeitlichen Schwankungen und dem damit verbundenen hohen Speicherbedarf fĂŒr Deutschland nicht als sinnvoll erachtet. Ein anstrebenswerter Beitrag zu einer vollstĂ€ndig regenerativen ElektrizitĂ€tsversorgung könnte in der GrĂ¶ĂŸenordnung von 200 GW liegen. [45] Damit ließen sich knapp 30% des deutschen ElektrizitĂ€tsbedarfs decken. HierfĂŒr wĂ€re dann weniger als 1 % GesamtflĂ€che Deutschlands erforderlich. Bei einem Zubau von etwa 8 GW pro Jahr (im Vergleich Installation 2010: 7,1 GW) ließe sich dieser Anteil bis 2035 realisieren.

Integration in das Stromnetz

Schwankung des Angebots

Die Erzeugung von Solarstrom ist statistisch sehr gut vorhersagbar (Log-Normalverteilung der HĂ€ufigkeitsdichte der erzeugten Leistung). Sie unterliegt einem typischen Tages- und Jahresgang. Diese Kurve wird ĂŒberlagert durch die WetterabhĂ€ngigkeit der Sonneneinstrahlung. Auch diese lĂ€sst sich inzwischen durch Wetterbeobachtung sehr gut vorhersagen. Deshalb kann Solarstrom im Sommer zur Deckung eines Teils der Mittellast um die Mittagszeit genutzt werden. Allerdings kann auch im Sommer die Erzeugung von Solarstrom wetterbedingt bis auf die Grunderzeugung von Solarstrom aus diffusem Licht einbrechen. Im Winter aber kann Solarstrom zur Deckung der Mittellast nicht genutzt werden. Die Mittellasterzeugung muss im Winter mehr oder weniger komplett durch andere Kraftwerke ĂŒbernommen werden.

Die Log-Normal-Verteilung der HĂ€ufigkeitsdichte der erzeugten Leistung hat zur Folge, dass hohe Einspeiseleistungen nur relativ selten auftreten. Das ist auf die Tages-, Wetter- und JahresabhĂ€ngigkeit der Erzeugung zurĂŒckzufĂŒhren. Der daraus resultierende Netzausbau wird deswegen nur selten genutzt und hat damit Effizienzprobleme. Deswegen sollte fĂŒr den Strom aus Photovoltaik (und Windkraft, da dort derselbe Verteilungstyp festzustellen ist) zur Verbesserung der GrundlastfĂ€higkeit

  • Speichermöglichkeiten und
  • schaltbare Lasten zur Verbrauchsanpassung (smart switching in Verbindung mit smart metering) vorhanden sein.

(Hinweis: Auch die erzeugte Leistung aus der Windenergie lÀsst sich mit der Log-Normalverteilung beschreiben.)

KonformitÀt zum Verbrauch

Da Strom aus Photovoltaik naturgemĂ€ĂŸ tagsĂŒber, zu Zeiten hohen Verbrauchs zur VerfĂŒgung steht, trĂ€gt sie bei sonnigen Bedingungen zur Deckung der Mittellast bei und ergĂ€nzt damit Grundlastkraftwerke, kann diese allein aber nicht ersetzen. Photovoltaikleistung entsteht zwar „ungesteuert“ aber vorhersagbar und hat ihr Maximum gerade in der mittĂ€glichen Tageshöchstlast. Sie mindert somit den Mehrbedarf um diese Uhrzeit und unterstĂŒtzt die vorhersehbare (geplante) Spitzenlast in diesem Teil des Tageslastgangs. Unvorhergesehene Spitzenlast muss wie bisher durch dafĂŒr geeignete Spitzenlastkraftwerke bereitgestellt werden.

Übertragung

Bei einer dezentralen Stromversorgung aus vielen großflĂ€chig verteilten und kleinen Photovoltaikanlagen im Leistungsbereich einiger 10 kVA werden Leitungsverluste aufgrund der geringen Entfernungen zwischen Quelle und Verbraucher verringert. Die erzeugte Leistung verlĂ€sst den Niederspannungsbereich praktisch nicht, sondern wird lokal verbraucht. Es speist der Betreiber einer hĂ€uslichen Photovoltaikanlage jene Mehrleistung die er nicht selbst verbraucht in den lokalen Strang des Niederspannungsnetzes ein: Diese Mehrleistung wird durch unmittelbar benachbarte Niederspannungsverbraucher aufgebraucht. Im Rahmen von Kleinanlagen ist ein Ausbau der Hochspannungsnetze daher nicht notwendig. Erst bei einem weiteren erheblichen Ausbau der Photovoltaik entstĂŒnden regional ÜberschĂŒsse, die dann ĂŒberregional ausgeglichen werden mĂŒssten.

Energiespeicherung

→ Hauptartikel: Energiespeicher

Bei Inselanlagen wird die gewonnene Energie in Speichern, meist Akkumulatoren, gepuffert. Die deutlich hÀufigeren Verbundanlagen speisen den erzeugten Strom direkt in das Verbundnetz ein, wo er sofort verbraucht wird. Photovoltaik wird so zu einem Teil des Strommixes.

Inselanlage

Bei Inselanlagen mĂŒssen die Unterschiede zwischen Verbrauch und Leistungsangebot der Photovoltaikanlage durch zusĂ€tzliche Energiespeicher ausgeglichen werden. Beispielsweise um elektrische Verbraucher auch wĂ€hrend der Nachtstunden oder bei ungenĂŒgender Sonneneinstrahlung betreiben zu können. Die Speicherung erfolgt aufgrund der kleinen Leistungen meistens ĂŒber einen Gleichspannungszwischenkreis mit Akkumulatoren, welche die elektrische Leistung bei Bedarf an den Verbraucher abgeben können. Neben den meist noch ĂŒblichen und kostengĂŒnstigen Bleiakkumulatoren kommen auch neuere Akkutechnologien mit besserem Wirkungsgrad wie Lithium-Titanat-Akkumulatoren zur Anwendung. Mittels Wechselrichter wird daraus die ĂŒbliche Netzwechselspannung mit 230 V und 50 Hz gebildet.

Anwendung finden Inselanlagen beispielsweise in entlegenen Gebirgsregionen, fĂŒr die sich ein direkter Anschluss an das öffentliche Netz aufgrund der langen LeitungslĂ€ngen nicht rechnet. DarĂŒber hinaus ermöglichen autonome photovoltaische Systeme auch die Elektrifizierung einzelner GebĂ€ude (wie Schulen oder Ähnliches) oder Siedlungen in „EntwicklungslĂ€ndern“, in denen kein flĂ€chendeckendes öffentliches Stromversorgungsnetz vorhanden ist.

Verbundanlage

Bei im Verbundnetz betriebenen Anlagen kann die wartungsintensive Energiespeicherung in einem Zwischenkreis entfallen, der eingespeiste elektrische Strom wird sofort verbraucht, der Ausgleich der unterschiedlichen Verbrauchs- und Angebotsleistungen erfolgt ĂŒber das Verbundnetz. Eine Zwischenspeicherung ist nicht notwendig, solange das momentane Gesamtangebot aus Photovoltaik nicht hĂ€ufig ĂŒber der momentanen Last im Stromnetz liegt. Stattdessen wird die Produktion in regelbaren Kraftwerken zurĂŒckgefahren, die Anlage wird als „negativer Stromverbraucher“ behandelt. Bei kleineren Anlagen wird immer dann elektrische Leistung von der Photovoltaikanlage mittels Wechselrichter in das Verbundnetz abgegeben, wenn entsprechende Sonneneinstrahlung vorhanden ist. Fehlt diese PrimĂ€renergie, beispielsweise in der Nacht, wird elektrische Leistung aus dem Verbundnetz von anderen Erzeugern des Energiemixes bezogen. Bei grĂ¶ĂŸeren Photovoltaikanlagen kommt wie bei allen grĂ¶ĂŸeren Kraftwerken noch eine zusĂ€tzliche Leistungsregelung ĂŒber eine Fernsteuerung hinzu, die es erlaubt je nach Bedarf weniger Leistung in das Netz abzugeben als möglich wĂ€re, um einen stabilen Betrieb des Versorgungsnetzes zu gewĂ€hrleisten.

Da auch in einem großen Verbundnetz Verbrauchsschwankungen kurzfristig ausgeglichen werden mĂŒssen, erfolgt die Speicherung von ĂŒberschĂŒssiger elektrischer Energie beispielsweise in dedizierten Speicherkraftwerken, wie es Pumpspeicherkraftwerken darstellen. Diese speichern die elektrische Energie in Form von potentieller Energie mit Speicherwirkungsgraden von rund 80 % und können diese Energie bei Verbrauchsspitzen kurzfristig als elektrische Energie in das Verbundnetz abgeben. Die erreichbaren Spitzenleistungen liegen je nach GrĂ¶ĂŸe des Speicherkraftwerkes im Bereich von einigen 100 MVA. Diese Energiespeicherung ist nicht spezifisch auf die Photovoltaik bezogen, sondern dient dem allgemeinen Leistungsausgleich innerhalb eines Verbundnetzes.

Versorgungssicherheit

Trotz des schwankenden Angebots steht die etwa 24 Stunden vorher (auf Basis von Wettervorhersagen) prognostizierte Leistung aus Photovoltaik deutlich sicherer zur VerfĂŒgung als die eines einzigen Großkraftwerks. Ein unvermuteter Ausfall eines solchen großen Stromerzeugers hat im Stromnetz eine stĂ€rkere Störwirkung als der Ausfall einer einzelnen Photovoltaikanlage. Durch die breite Streuung und die hohe Anzahl der Photovoltaikanlagen ergibt sich eine im Vergleich zu einer einzelnen Großanlage extrem hohe Betriebssicherheit.

Um einen ungeplanten Ausfall großer Stromerzeuger abzusichern, muss permanent Reserveleistung bereitgehalten werden, dies ist fĂŒr den Anteil Photovoltaikleistung nicht notwendig und spart somit Kosten, da aufgrund der vielen Einzelanlagen kein ungeplanter Totalausfall eintreten kann. Aber auch ein geplanter Stillstand eines Großkraftwerks (beispielsweise fĂŒr eine Revision) muss durch ein anderes Kraftwerk abgesichert sein, was bei der Photovoltaik ebenfalls nicht erforderlich ist, da es bei allen PV-Anlagen zusammen nie eine gleichzeitige Revision oder Reparatur geben kann. Andererseits erbringen PV-Anlagen ihre Leistung wetterabhĂ€ngig und ausschließlich wĂ€hrend des Tages, damit kann sowohl bei der langfristigen Planung von Kraftwerksbauten als auch bei der tĂ€glichen Planung der Produktion nur ein Teil der PV-Leistung berĂŒcksichtigt werden. Dies fĂŒhrt zu deutlich höheren Zusatzkosten (Netz und Energiespeicher) pro kw als bei Großkraftwerken.

Die Netzanschlussbedingungen schreiben vor, dass bei einem Stromausfall keine Kleinproduzenten (PV, aber auch Windkraft oder BHKW) mehr Strom einspeisen dĂŒrfen. Daher können ĂŒbliche PV-Anlagen nichts gegen einen bereits eingetretenen Stromausfall bewirken. Anlagen, die ein komplettes GebĂ€ude vom Netz- auf Inselbetrieb umschalten können, sind technisch möglich, aber nicht ĂŒblich. Bei steigender Einspeisung von dezentral erzeugtem Solarstrom aus Photovoltaik-Kleinanlagen mĂŒsste eine zentrale Steuerung der Anlagen durch die Netzbetreiber erfolgen, wie dies bei grĂ¶ĂŸeren Windparks bereits der Fall ist, um das Netz nach einem Totalausfall wieder in einen stabilen Zustand zu bringen. Dies wĂŒrde aber eine Ausstattung eines großen Anteils von Kleinanlagen mit entsprechender Steuerungstechnik bedeuten.

Volkswirtschaftliche Kostenbetrachtung

Gesetzliche Förderung

Die Erzeugung von Strom aus Photovoltaik wird in Deutschland durch das Erneuerbare-Energien-Gesetz mit EinspeisevergĂŒtungen gefördert. Das Rheinisch-WestfĂ€lische Institut fĂŒr Wirtschaftsforschung (RWI) berechnete im Jahr 2007, dass die Förderung von Solarstrom durch das Erneuerbare-Energien-Gesetz bis 2020 insgesamt 63 Mrd. Euro kosten wird, sofern die damals geltenden VergĂŒtungssĂ€tze beibehalten wĂŒrden.[46] Die Studie wurde maßgeblich vom US-amerikanischen Institute for Energy-Research finanziert, welches als eine von Öl- und Kohlekonzernen finanzierte Lobbyorganisation bekannt ist.[47] Claudia Kemfert vom Deutschen Institut fĂŒr Wirtschaftsforschung (DIW) bezeichnete diese Berechnungen hingegen als „Horrorzahlen“, die „vom oberen Rang der Kosten ausgehen als so genanntes worst case Szenario, als schlimmstes Szenario, was angenommen werden kann“. Realistisch seien Kosten von summiert 55 Mrd. Euro ĂŒber einen Zeitraum von 30 Jahren.[47]

Inzwischen wurden die FördersĂ€tze deutlich gesenkt, sodass die vorgelegten Kostenberechnungen nicht mehr akkurat sind. Eine schrittweise Senkung der FördersĂ€tze wird auch von der Solarindustrie begrĂŒĂŸt, sofern die KĂŒrzung nicht schlagartig erfolgt und wirtschaftliche Verwerfungen mit sich bringt.[48]

Die NetzparitĂ€t wird in Deutschland laut dem Bundesverband Solarwirtschaft im Jahr 2013 erreicht. Bereits im Jahr 2014 wird der Solarstrom aus großen Photovoltaik-Anlagen das Förderniveau von Windkraftanlagen auf dem Meer (Offshore) erreichen. Schon 2017 könnten neue Solarstromanlagen auf GebĂ€uden ohne finanzielle Förderung rentabel betrieben werden.[49] Australien erreichte bereits 2011 erstmals die NetzparitĂ€t bei der Photovoltaik. Der Erzeugungspreis fĂŒr Photovoltaik lag das erste Mal in einigen Gebieten Australiens unter dem Erzeugungspreis von Netzstrom. Das bedeutet, dass die Erzeugungskosten (+ 8 % Gewinn) pro Kilowattstunde einer Photovoltaikanlage in Australien damit kleiner sind, als der Endverbraucherpreis fĂŒr den Bezug von fossil produziertem Strom. Damit reiht sich Australien neben Teilen der USA (Kalifornien und Hawaii), Japan und Spanien in die Reihe von LĂ€ndern ein, die NetzparitĂ€t im Bereich der Solarenergie erreicht haben.[50]

Reduzierung externer Kosten

Solarstrom verursacht geringere UmweltschĂ€den als Energie aus Öl, Kohle, Gas oder Atomkraft. Photovoltaik senkt daher die externen Kosten der Energieerzeugung.

Die Kosten der Solaranlagen zur Vermeidung von CO2-Emissionen ergeben derzeit (2009) 300[51] bis 741 Euro[52] je vermiedener Tonne CO2-Emissionen. Die Vermeidung klimaschĂ€dlicher Emissionen mittels Photovoltaik ist derzeit in Deutschland teurer als beispielsweise mittels anderer erneuerbare Energiequellen, der Modernisierung des konventionellen Kraftwerksparks oder Maßnahmen zur Energieeinsparung (GebĂ€udeisolierung), welche Kosten von bis zu 65 Euro je Tonne CO2 verursachen oder sogar Kostenersparnisse erwirtschaften. Andere durch die Subventionierung verfolgte Ziele wie nachhaltige Versorgungssicherheit, Forschungs- und Standortförderung sind allerdings in dieser Betrachtung ebenso unberĂŒcksichtigt wie das Gesamtpotenzial einer angewandten Technologie.

Wertschöpfung

Laut dem Bundesverband Solarwirtschaft waren im Jahr 2008 die Steuereinnahmen aus der Photovoltaik-Industrie höher als die Solar-Förderung. Der volkswirtschaftliche Nutzen wird nach dieser Berechnung bis zum Jahr 2030 bei 135 Milliarden Euro liegen.[53]

Trotz neuer Konkurrenz durch chinesische Solarmodule-Hersteller profitiert auch die deutsche Wirtschaft weiterhin von der Förderung der Photovoltaik. Eine Wertschöpfungsstudie der Agentur fĂŒr Erneuerbare Energien ermittelte, dass die regionale Wertschöpfung nicht nur durch die Modulherstellung, sondern vor allem durch Planung, Installation, Betrieb und Wartung profitiert.[54]

Wirtschaftlichkeit

Anschaffungskosten und Amortisationszeit

Eine Photovoltaik-Anlage benötigt ca. 8–9mÂČ FlĂ€che pro Kilowatt Leistung. Die Kosten sind u. a. abhĂ€ngig von Art und QualitĂ€t der Komponenten. Als Faustregel gilt: Pro Kilowatt Leistung ist derzeit mit Anschaffungskosten fĂŒr eine schlĂŒsselfertige Anlage von 1700 bis 2300 Euro zu rechnen.[55] Der Bundesverband Solarwirtschaft gibt fĂŒr das dritte Quartal 2011 einen durchschnittlichen Endkundenpreis von 2199 Euro an.[56] Diese Preise enthalten neben den Modulen auch Wechselrichter, Montage und Netzanschluss. Eine hierzulande installierte Anlage liefert in Deutschland nach dem aktuellen Stand der Technik einen Jahresertrag von etwa 700 bis 1100 kWh pro kWp.

Das Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) garantiert in Deutschland den Betreibern von Photovoltaik-Anlagen gesetzlich festgelegte MindestvergĂŒtungen fĂŒr den ins Netz eingespeisten Strom (ab 2011: 21,11 bis 28,74 Cent pro kWh ĂŒber 20 Jahre). Der Betrieb von Photovoltaik-Anlagen wird dadurch betriebswirtschaftlich lohnend. Die betriebswirtschaftliche Amortisationszeit liegt bei acht bis zwölf Jahren, d. h., in dieser Zeit spielt die Photovoltaik-Anlage die Kosten wieder ein, bei einer Lebensdauer von mind. 20 Jahren (Garantie der Hersteller). Die konkrete Amortisationszeit ist abhĂ€ngig vom Jahr der Inbetriebnahme (aufgrund sinkender gesetzlicher VergĂŒtungen), der Sonneneinstrahlung, der Ausrichtung und Neigung der Anlage, sowie dem Anteil der Fremdfinanzierung.[57]

Ist die Anlage abbezahlt, fallen bis zum Ende der Lebensdauer nur noch die geringen Betriebs- und Wartungskosten an, welche wie auch beim konventionellen Vergleichskraftwerk aus dem Betriebskostenanteil gedeckt werden.

Stromgestehungskosten

Die folgende Tabelle bildet die Stromgestehungskosten in Cent je Kilowattstunde ab. Der zugrunde gelegte Kapitalkostensatz betrĂ€gt 4 %, die jĂ€hrlichen Betriebskosten 1 % der Investitionssumme und die jĂ€hrliche Minderung des Ertrags 0,5 %. Weiterhin wird von einer Nutzungsdauer von 25 Jahren ausgegangen. Da Photovoltaikanlagen keine beweglichen Teile enthalten sind sie sehr langlebig; es ist durchaus denkbar, dass Sie auch ĂŒber diesen Zeitraum hinaus nutzbar bleiben. FĂŒr die Berechnung der durchschnittlichen Kosten je Kilowattstunde sind sowohl Kosten als auch Ertrag mit dem Kapitalkostensatz von 4 % abdiskontiert.

Zur besseren Veranschaulichung sind die Werte in der Tabelle farbig hinterlegt. GrĂŒne KĂ€stchen stehen hierbei fĂŒr Kosten, die unter dem Börsenstrompreis von circa 5,8 Cent pro Kilowattstunde liegen, gelbe KĂ€stchen fĂŒr Kosten, die zwischen dem Börsenpreis und dem Strompreis fĂŒr Industriekunden von 11,9 Cent pro Kilowattstunde.[58] Orange hinterlegt sind jene KĂ€stchen, deren Wert zwischen Industriekundenpreis und dem Privatkundenpreis von 24,9 Cent je Kilowattstunde liegt. Liegt der Wert darĂŒber, sind die KĂ€stchen rot hinterlegt. In Deutschland liegen die ErtrĂ€ge zwischen 700 und 1100 Kilowattstunden Ertrag je Jahr und kWp. Die Werte fĂŒr den durchschnittliche Ertrag sind in der Tabelle fett hervorgehoben.

Stromgestehungskosten von Photovoltaikanlagen in Cent pro Kilowattstunde[59]
Investition/Ertrag 700 kWh 800 kWh 900 kWh 1000 kWh 1100 kWh 1500 kWh 2000 kWh 2500 kWh
200 â‚Ź/kWp 2,2 1,9 1,7 1,6 1,4 1,0 0,8 0,6
400 â‚Ź/kWp 4,4 3,9 3,5 3,1 2,8 2,1 1,6 1,2
600 â‚Ź/kWp 6,7 5,8 5,2 4,7 4,2 3,1 2,3 1,9
800 â‚Ź/kWp 8,9 7,8 6,9 6,2 5,7 4,1 3,1 2,5
1000 â‚Ź/kWp 11,1 9,7 8,6 7,8 7,1 5,2 3,9 3,1
1200 â‚Ź/kWp 13,3 11,7 10,4 9,3 8,5 6,2 4,7 3,7
1400 â‚Ź/kWp 15,6 13,6 12,1 10,9 9,9 7,3 5,4 4,4
1600 â‚Ź/kWp 17,8 15,6 13,8 12,4 11,3 8,3 6,2 5,0
1800 â‚Ź/kWp 20,0 17,5 15,6 14,0 12,7 9,3 7,0 5,6
2000 â‚Ź/kWp 22,2 19,4 17,3 15,6 14,1 10,4 7,8 6,2
2200 â‚Ź/kWp 24,4 21,4 19,0 17,1 15,6 11,4 8,6 6,8
2400 â‚Ź/kWp 26,7 23,3 20,7 18,7 17,0 12,4 9,3 7,5
2600 â‚Ź/kWp 28,9 25,3 22,5 20,2 18,4 13,5 10,1 8,1

Modulpreise

Entwicklung der Modulpreise in €/Wp[60]
Modultyp Kristallin DĂŒnnschicht
Herkunft/Typ Deutschland China Japan CdS/CdTE a-Si ”-Si
Juli 2007 ~ 3,25 ~ 3,00 ~ 3,22 ~ 2.35 ~ 2.35 -
Januar 2009 3,19 2,95 3,16 2,10 – 2,21
Januar 2010 2,03 1,55 1,91 1,61 – 1,38
Januar 2011 1,71 1,47 1,63 1,25 1,08 1,26
Oktober 2011 1,29 0,92 1,22 0,84 0,74 0,89
Preisverfall Jan. 2011 – Okt. 2011 24,5 % 37,6 % 25,3 % 32,8 % 31,6 % 29,2 %
Preisverfall Jan. 2009 – Okt. 2011 59,6 % 68,8 % 61,4 % 60,0 % – 59,7 %

Die Modulpreise sind in den letzten Jahren stark gesunken, getrieben durch Skaleneffekte, technologische Entwicklungen, Normalisierung des Solarsiliziumpreises und durch den Aufbau von ÜberkapazitĂ€ten und Konkurrenzdruck bei den Herstellern. Die durchschnittliche Preisentwicklung seit Januar 2009 nach Art und Herkunft ist in der nebenstehenden Tabelle dargestellt. Die weitere Preisentwicklung hĂ€ngt von der Entwicklung der Nachfrage sowie von den technischen Entwicklungen ab. Die niedrigen Preise fĂŒr DĂŒnnschichtanlagen relativieren sich teilweise fĂŒr die fertige Anlage durch den aufgrund des geringeren Wirkungsgrades höheren Installationsaufwand fĂŒr Anlagen gleicher Leistung.

Multikristalline Module chinesischer Hersteller sind seit April 2009 fĂŒr rund 2 Euro pro Watt erhĂ€ltlich, europĂ€ische Module unterschritten diese Grenze im Februar 2010. Im April 2011 lagen die Großhandelspreise fĂŒr a-Si-DĂŒnnschichtmodule erstmals unter 1 Euro pro Wp.[60]

Staatliche Förderung

Photovoltaikanlagen werden in Deutschland durch verschiedene staatliche Maßnahmen gefördert. Die wichtigste hiervon sind die EinspeisevergĂŒtungen.

EinspeisevergĂŒtung

Die VergĂŒtung des Solarstroms in Deutschland ist im Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) geregelt, in der Schweiz durch die kostendeckende EinspeisevergĂŒtung. Sie wird in beiden LĂ€ndern auf alle Stromverbraucher umgelegt und ist abhĂ€ngig von:

  • Jahr des Betriebsbeginns: je frĂŒher, desto höher
  • AnlagengrĂ¶ĂŸe: je kleiner, desto höher
  • Art der Aufstellung: auf HĂ€usern höher als auf FreiflĂ€chen

So wird beispielsweise in Deutschland eine 30-kWp-Anlage auf einem Dach, die 2004 erstmals Energie lieferte, mit 57,4 ct/kWh vergĂŒtet. Bei Anlagen, die im ersten Halbjahr 2011 in Betrieb genommenen wurden, betrĂ€gt die VergĂŒtung nur noch 28,74 ct/kWh. Eine FreiflĂ€chenanlage von 2009 wird mit 31,94 ct/kWh vergĂŒtet, Anlagen aus dem ersten Halbjahr 2011 hingegen mit 21,11 ct/kWh.

Andere Fördermaßnahmen

Neben der EinspeisevergĂŒtung gibt es zwölf weitere Programme, die die Anschaffung einer Photovoltaikanlage fördern sollen.

Auf Bundesebene kann die sogenannte Investitionszulage fĂŒr Photovoltaikanlagen im produzierenden Gewerbe und im Bereich der produktionsnahen Dienstleistungen in Form von Steuergutschriften genehmigt werden.

Daneben stellt die KfW-Förderbank folgende Programme zur VerfĂŒgung:

  • KfW – erneuerbare Energien – Standard
  • KfW – Kommunalkredit
  • BMU – Demonstrationsprogramm
  • KfW – kommunal investieren.

Die Fördergelder der KfW-Förderbank werden im Gegensatz zur Investitionszulage ausschließlich als Darlehen genehmigt und ĂŒber die jeweilige Hausbank zur VerfĂŒgung gestellt.

Des Weiteren haben folgende BundeslÀnder eigene Solarfördergesetze erlassen:

  • Bayern – rationelle Energiegewinnung und -verwendung im Gewerbe â€“ (Zuschuss)
  • Niedersachsen – Innovationsförderprogramm (Gewerbe) – (Darlehen / in Ausnahmen Zuschuss)
  • Nordrhein-Westfalen – progres.nrw „Rationelle Energieverwendung, Regenerative Energien und Energiesparen“ â€“ (Zuschuss)
  • Rheinland-Pfalz – energieeffiziente Neubauten – (Zuschuss)
  • Saarland – Zukunftsenergieprogramm Technik (ZEP-Tech) 2007 (Demonstrations-/Pilotvorhaben) â€“ (Zuschuss).[61]

Steuerliche Behandlung

Betreiber von Photovoltaikanlagen beziehen EinkĂŒnfte aus Gewerbebetrieb und mĂŒssen mit der EinkommensteuererklĂ€rung die Anlage G abgeben. Erst ab einer Leistung von 30 kWp ist eine Gewerbeanmeldung Pflicht. Bei EmpfĂ€ngern von Arbeitslosengeld 2 (ALG2) ist zu berĂŒcksichtigen, dass die EinkĂŒnfte den ALG2-Betrag mindern.

Umsatzsteuer

Bei einem Jahresumsatz von weniger als 17.500 Euro ist es möglich, die Kleinunternehmerregelung nach § 19 UStG anzuwenden, so dass keine Umsatzsteuer erklĂ€rt werden muss. Das wĂ€re bei den meisten kleineren Anlagen möglich, ist aber fast nie sinnvoll. Registriert sich der Betreiber beim Finanzamt freiwillig als umsatzsteuerpflichtiger Unternehmer, hat er auch das Recht, die Vorsteuer auf alle Investitionen gegen zu rechnen. Die im EEG aufgefĂŒhrten VergĂŒtungen sind Nettopreise, wĂ€hlt der Unternehmer die Umsatzsteueroption, bekommt er zusĂ€tzlich noch die Umsatzsteuer auf die Einnahmen bezahlt, welche er an das Finanzamt weiterleiten muss. Der Vorteil der Umsatzsteueroption ist, dass sich der Unternehmer die Steuer auf die Anschaffung der Anlage spart, der Nachteil ist ein höherer BĂŒrokratieaufwand. Anfangs mĂŒssen die Umsatzsteuervoranmeldungen monatlich abgegeben werden, nach 1 bis 2 Jahren vierteljĂ€hrlich. Photovoltaikanlagen mit einem Jahresumsatz von ĂŒber 17.500 Euro haben diese Wahlmöglichkeit nicht, sie sind zwangslĂ€ufig umsatzsteuerpflichtig.

Einkommensteuer

Die EinkĂŒnfte aus der Photovoltaikanlage fallen unter die gewerblichen EinkĂŒnfte des § 15 EStG. Ein eventueller Verlust mindert die Steuerlast (s. aber w.u.). Fast alle Photovoltaikanlagen liegen unter der BuchfĂŒhrungsgrenze, das heißt es muss keine Bilanz erstellt werden. Es genĂŒgt eine Einnahme-Überschuss-Rechnung nach § 4 Abs. 3 EStG, in der alle Einnahmen und Ausgaben des Jahres (inkl. Umsatzsteuer und Abschreibung) berĂŒcksichtigt werden. Die Abschreibungsdauer von Photovoltaikanlagen liegt bei 20 Jahren. Bei Photovoltaikanlagen ist der Grundsatz der Totalgewinnprognose zu beachten. Die deutsche Finanzverwaltung erkennt Verluste aus dem Betrieb der Photovoltaikanlage dann nicht an, wenn sich anhand einer auf 20 Jahre Betriebsdauer der Anlage gerichteten Berechnung ergibt, dass die Anlage einen Totalverlust abwirft. Die Berechnung erfasst neben einer Leistungsberechnung sĂ€mtliche Kosten (Abschreibung, Zinsen, Versicherung, Reinigung u.Ă€.m.). Soweit einschlĂ€gige Renditeberechnungsprogramme einen Steuervorteil berĂŒcksichtigen, muss diese Problematik berĂŒcksichtigt werden.

Gewerbesteuer

Da es fĂŒr die Gewerbesteuer einen Freibetrag von 24.500 Euro fĂŒr natĂŒrliche Personen und Personengesellschaften gibt (§ 11 Abs. 1 Nr. 1 GewStG), fallen meist große Anlagen unter die Gewerbesteuer.

Umweltschutz

Die Umweltauswirkungen bei der Silizium-Technologie und bei der DĂŒnnschichttechnologie sind die typischen der Halbleiterfertigung, mit den entsprechenden chemischen und energieintensiven Schritten. So ist der sensibelste Punkt bei der Silizium-Technologie die Reinstsiliziumproduktion, aufgrund des hohen Energieaufwandes und dem Aufkommen an Nebenstoffen. FĂŒr 1 kg Reinstsilizium entstehen 19 kg Nebenstoffe. Da Reinstsilizium meist von Zulieferfirmen produziert wird, ist die Auswahl der Lieferfirmen unter Umweltaspekten entscheidend fĂŒr die Umweltbilanz eines Moduls. Bei der DĂŒnnschichttechnologie ist die Reinigung der Prozesskammern ein sensibler Punkt. Hier werden oft die klimaschĂ€dlichen Stoffe Stickstofftrifluorid und Schwefelhexafluorid verwendet. Der CdTe-Technologie wird auf Grund seiner kurzen EnergierĂŒcklaufzeit das beste Umweltverhalten auf einer Lebenszyklus-Basis zugeschrieben[62][63].

In 2011 bestĂ€tigte das Bayerische Landesamt fĂŒr Umwelt darĂŒber hinaus, dass CdTe-Solarmodule selbst im Fall eines Brandes keine Gefahr fĂŒr Mensch und Umwelt darstellen[64].

Durch die absolute Emissionsfreiheit im Betrieb weist die Photovoltaik sehr niedrige externe Kosten auf. Liegen diese bei Stromerzeugung aus Stein- und Braunkohle bei circa 6 bis 8 ct/kWh, betragen sie bei Photovoltaik nur etwa 1 ct/kWh. Zu diesem Ergebnis kommt ein Gutachten[65] des Deutschen Zentrums fĂŒr Luft- und Raumfahrt und des Fraunhofer-Instituts fĂŒr System- und Innovationsforschung. Negative Effekte fossiler Stromerzeugung wie die Kosten fĂŒr CO2-Zertifikate und die Steinkohlesubventionen sind bei dieser Betrachtung ausgenommen. Auch sind die von der Gesellschaft getragenen, betriebswirtschaftlich wohl nicht darstellbaren Versicherungs-, RĂŒckbau- und Entsorgungskosten bei nuklearen Kraftwerken nicht berĂŒcksichtigt.

Siehe auch

Literatur

  • Falk Antony, Christian DĂŒrschner, Karl-Heinz Remmers: Photovoltaik fĂŒr Profis – Verkauf, Planung und Montage von Solarstromanlagen. 2.  Auflage. Verlag Solare Zukunft, Erlangen 2009, ISBN 978-3-933634-24-5.
  • Sylvio Dietrich: PVProfit 2.2 – Wirtschaftlichkeit von Photovoltaik-Anlagen. 3. Auflage. Verlag Solare Zukunft, Erlangen 2006, ISBN 3-933634-23-7 (mit Berechnungsprogramm auf CD-ROM, Softwarestand: 2009).
  • Adolf Goetzberger, Bernhard Voß, Joachim Knobloch: Sonnenenergie: Photovoltaik – Physik und Technologie der Solarzelle. 2. Auflage. Teubner-Verlag, Stuttgart 1997, ISBN 3-519-13214-1.
  • Heinrich HĂ€berlin: Photovoltaik – Strom aus Sonnenlicht fĂŒr Verbundnetz und Inselanlagen. VDE Verlag, Berlin 2010, ISBN 978-3-8007-3205-0.
  • Ingo B. Hagemann: GebĂ€udeintegrierte Photovoltaik. Architektonische Integration der Photovoltaik in die GebĂ€udehĂŒlle. Rudolf MĂŒller Verlag, Köln 2002, ISBN 3-481-01776-6.
  • Jascha Schmitz, Benjamin Volkmann: Ihr Photovoltaik-Ratgeber. 1. Auflage. (PDF 6,5 MB)
  • Ralf Haselhuhn: Leitfaden Photovoltaische Anlagen. 4. Auflage. Deutsche Gesellschaft fĂŒr Sonnenenergie e. V., 2010, ISBN 978-3-00-030330-2. (3. Auflage: mit Claudia Hemmerle)
  • Ralf Haselhuhn: Photovoltaik – GebĂ€ude liefern Strom. 5. Auflage. Solarpraxis Verlag, Berlin 2005, ISBN 3-8249-0854-9 (Ein BINE-Informationspaket).
  • Björn Hemmann, Tatjana AbarzĂșa, Christian DĂŒrschner, Michael Vogtmann, Helmut Dillinger: Handbuch BĂŒrger-Solarstromanlagen: Das solid-Konzept. 2. Auflage. Solare Zukunft, Erlangen 2005, ISBN 3-933634-15-6.
  • Volker Quaschning: Regenerative Energiesysteme. 7. Auflage. Hanser Verlag, MĂŒnchen 2011, ISBN 978-3-446-42732-7.
  • Volker Quaschning: Erneuerbare Energien und Klimaschutz. 2. Auflage. Hanser Verlag, MĂŒnchen 2009, ISBN 978-3-446-41961-2.
  • Simon Roberts, NicolĂł Guariento: GebĂ€udeintegrierte Photovoltaik. Ein Handbuch. BirkhĂ€user Verlag, Basel 2009, ISBN 978-3-7643-9949-8.
  • Thomas Seltmann: Photovoltaik – Solarstrom vom Dach. 2. Auflage. Stiftung Warentest, Berlin 2011, ISBN 978-3-86851-037-9. (Ratgeber)
  • Thomas Seltmann: Meine Solaranlage – Photovoltaik: Strom ohne Ende: Netzgekoppelte Solarstromanlagen optimal bauen und nutzen. 4. Auflage. Solarpraxis Verlag / Beuth Verlag, Berlin 2009, ISBN 978-3-410-20033-8.
  • Hans-GĂŒnther Wagemann, Heinz Eschrich: Grundlagen der photovoltaischen Energiewandlung – Solarstrahlung, Halbleitereigenschaften, Solarzellenkonzepte. Teubner-Verlag, Stuttgart 1994, ISBN 3-519-03218-X.
  • Andreas Wagner: Photovoltaik Engineering – Handbuch fĂŒr Planung, Entwicklung und Anwendung. 2. Auflage. Springer-Verlag, Berlin/Heidelberg 2006, ISBN 3-540-30732-X.
  • Daniel Pohl, Patrick Jonas: Solarenergie – CleanTech Treiber im Fokus. Deutsches CleanTech Institut (DCTI), Bonn 2009. (PDF 10.3 MB)
  • Stefan Hausmann, Daniel Pohl, Patrick Jonas: CleanTech Spezial: Photovoltaik. Deutsches CleanTech Institut (DCTI), Bonn 2010. (PDF 11,1 MB)

Weblinks

Wiktionary Wiktionary: Photovoltaik â€“ BedeutungserklĂ€rungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen
 Commons: Photovoltaik â€“ Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

Einzelnachweise

  1. ↑ History of Solar Cells, abgerufen am 11. Januar 2011
  2. ↑ What is a (PV) Photovoltaic System?, abgerufen am 11. Januar 2011
  3. ↑ Bekanntmachung des BMBF zur Förderinitiative Organische Photovoltaik vom 6. Juni 2007, Abgerufen am 14. September 2009.
  4. ↑ Niels Boeing: Politik und Industrie wollen Organische Photovoltaik fördern. In: Heise online. 27. Juni 2007, Abgerufen am 14. September 2009.
  5. ↑ Google-Suche im Deutschen Sprachraum (Top-Level-Domains .de, .at, .ch) ergibt 1.230.000 Treffer fĂŒr Photovoltaik und 157,000 Treffer fĂŒr Fotovoltaik. Stand Januar 2009
  6. ↑ Photovoltaic energy barometer 2011 – EurObserv’ER SystĂšmes solaires Le journal des Ă©nergies renouvelables nÂș 5 – 2011, S. 148
  7. ↑ Photovoltaic energy barometer 2011 – EurObserv’ER SystĂšmes solaires Le journal des Ă©nergies renouvelables nÂș 5 – 2011, S. 148
  8. ↑ Photovoltaic energy barometer 2010 – EurObserv’ER SystĂšmes solaires Le journal des Ă©nergies renouvelables nÂș 3 – 2010, S. 132
  9. ↑ Photovoltaic energy barometer 2009 – EurObserv’ER SystĂšmes solaires - Le journal des Ă©nergies renouvelables nÂș 1 - 2009, S. 76
  10. ↑ Photovoltaic energy barometer 2008 – EurObserv’ER SystĂšmes solaires - Le journal des Ă©nergies renouvelables nÂș 184, S. 52
  11. ↑ Photovoltaic energy barometer 2007 – EurObserv’ER SystĂšmes solaires - Le journal des Ă©nergies renouvelables nÂș 178, S. 52
  12. ↑ Solarstrom - Geld verdienen auf dem Dach - Meldung - Stiftung Warentest
  13. ↑ PV-Messdaten Bayern, SchrĂ€g Sonnenstrom, PV-Messdaten Bayern
  14. ↑ Freilandanlage Victorbur (Link nicht mehr abrufbar)
  15. ↑ Photovoltaikanlagen-Rechner
  16. ↑ Bundesnetzagentur EEG Statistikbericht 2008 mit Zahlen zur Installation 2009
  17. ↑ Energiestatistische Daten der Bundesregierung veröffentlicht vom Bundesministerium fĂŒr Wirtschaft und Technologie (siehe Tabellenblatt 20)
  18. ↑ Transparenzplattform der EEX, Erwartete PV-Produktion, TatsĂ€chliche PV-Produktion
  19. ↑ PV Leistung in Deutschland, Internetseite der SMA Solar Technology
  20. ↑ PV potential estimation utility
  21. ↑ BMU (2008): Erneuerbare Energien in Zahlen, online
  22. ↑ Erneuerbare Energien 2010 (Link nicht mehr abrufbar), Bundesministerium fĂŒr Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit, Stand 14. MĂ€rz 2011
  23. ↑ Globalstrahlung in Deutschland
  24. ↑ Solarmer Pressemitteilung 27. Juli 2010: (Link nicht mehr abrufbar) Neuer Weltrekord: Wirkungsgrad organischer Solarzellen auf 7,7 % erhöht (Quelle: Heliatek GmbH)
  25. ↑ solarserver.de: Solarstrom und Solarzellen in Theorie und Praxis (Quelle: Deutsche Gesellschaft fĂŒr Sonnenenergie e. V.)
  26. ↑ http://investor.firstsolar.com/releasedetail.cfm?ReleaseID=593994
  27. ↑ Quelle: Suntech Power Holdings Co., Ltd. Solarserver.de © Heindl Server GmbH
  28. ↑ solarserver.de 10. September 2009: Innovalight meldet 18 % Rekord-Wirkungsgrad fĂŒr Solarzellen aus Silizium-Tinte
  29. ↑ SunPower claims new 23.4 percent solar cell efficiency record
  30. ↑ sciencedaily.com: University Of Delaware-led Team Sets Solar Cell Record
  31. ↑ heise.de: Die effizienteste Solarzelle der Welt
  32. ↑ CPV Technology (Link nicht mehr abrufbar)
  33. ↑ The effect of concentration on the current and voltage characteristics of a solar cell
  34. ↑ Opportunities and Challenges for Development of a Mature Concentrating Photovoltaic Power Industry
  35. ↑ Black multi-crystalline silicon solar cells
  36. ↑ solarkonstante.de: Berechnungsformel Performance Ratio
  37. ↑ solarserver.de/lexikon: Performance Ratio
  38. ↑ Solarenergie-Lexikon: Performance Ratio
  39. ↑ HĂ€berlin, Prof. Dr. H. und Renken, Ch. (1999): AllmĂ€hliche Reduktion des Energieertrags netzgekoppelter Photovoltaikanlagen infolge permanenter Verschmutzung..(PDF 551 KB) Veröffentlichung zum 14. Symposium Photovoltaische Solarenergie MĂ€rz 1999, abgerufen am 23. Mai 2010.
  40. ↑ Boie, Johannes (2009): Ein Strahlemann fĂŒr die Sonne. In: SĂŒddeutsche Zeitung, MĂŒnchen, Wirtschaft 1. Oktober 2009
  41. ↑ Verschmutzung und Reinigung von Photovoltaikanlagen und Solaranlagen. sunclex.com. Abgerufen am 20. Juli 2011.
  42. ↑ Nadine May: Ökobilanz eines Solarstromtransfers von Nordafrika nach Europa. (PDF, 6,0 MB) Diplomarbeit an der TU Braunschweig, 2005.
  43. ↑ FlĂ€cheninanspruchnahme Deutschland.
  44. ↑ Ecofys: Mehr als 2300 Quadratkilometer GebĂ€udeflĂ€che fĂŒr Photovoltaik und Solarthermie nutzbar. Der Solarserver, 3. August 2007, abgerufen am 1. Januar 2010.
  45. ↑ Volker Quaschning: Wie viel Solarstrom brauchen wir?. Sonne Wind & WĂ€rme 03/2011 S.26-28.
  46. ↑ Solarstrom – teuer und ineffizient. In: Handelsblatt, 24. April 2007
  47. ↑ a b Die LĂŒge vom teuren Ökostrom. Beitrag im ARD-Magazin Monitor, 21. Oktober 2010
  48. ↑ BSW-Solar: Zu schnelle Senkung der Photovoltaik-Förderung gefĂ€hrdet die Solarindustrie. Solarserver.de, 15. Januar 2010
  49. ↑ Solarstrom wird Preisbrecher, ab 2013 gĂŒnstiger als Haushaltsstrom.
  50. ↑ Analyse zur Grid Parity aus Australien von Andrew Blakers von der Australian National University
  51. ↑ Anselm Waldermann: WindrĂ€der bringen nichts fĂŒr CO2-Ziel. In: Spiegel Online. 16. Februar 2009, abgerufen am 5. Juli 2009.
  52. ↑ Bundesministerium fĂŒr Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (BMU) (Hrsg.): Erneuerbare Energien. Innovationen fĂŒr eine nachhaltige Energiezukunft. 7. Auflage, 2009, S. 24 (Erneuerbare Energien – Innovationen fĂŒr eine nachhaltige Energiezukunft. Bundesministerium fĂŒr Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (PDF). Abgerufen am 10. Juli 2010).
  53. ↑ BSW-Solar: Steuereinnahmen aus der Photovoltaik-Industrie sind höher als die Solar-Förderung. solarserver.de. Abgerufen am 20. Juli 2011.
  54. ↑ Kommunale Wertschöpfung durch erneuerbare Energie
  55. ↑ Photovoltaikforum: Angebote
  56. ↑ Bundesverband Solarwirtschaft: Preisindex Photovoltaik
  57. ↑ SBWW GmbH: Photovoltaik
  58. ↑ statista: Eurostat: ElektrizitĂ€t - Industrieabnehmer - halbjĂ€hrliche Preise - Ab 2007 erstes Halbjahr 2010, Verbrauchssegment: 70 bis 150 GWh, inklusive aller Steuern und Abgaben
  59. ↑ Die Berechnung des Strompreises p erfolgt nach folgender Formel, wobei I fĂŒr die Investitionssumme und E fĂŒr den Ertrag im ersten Jahr steht. Der Parameter i gibt die Kapitalverzinsung, b den jĂ€hrlichen Betriebskostensatz als Anteil der Investitionssumme und v die jĂ€hrliche Ertragsminderung an. Schließlich steht T fĂŒr die um eins verringerte Anzahl der Betriebsjahre. p = \frac{I\cdot (1+i)+\sum_{t=0}^T \frac{I \cdot b}{(1+i)^t}}{\sum_{t=0}^T\frac{E\cdot (1-v)^t}{(1+i)^t}}
  60. ↑ a b Solarserver: PVX Spotmarkt Preisindex Solarmodule. Bis einschließlich Juli 2010 gelten die Werte in der Spalte „Deutschland“ fĂŒr Europa.
  61. ↑ Übersicht der Fördermöglichkeiten fĂŒr Photovoltaikanlagen in Deutschland
  62. ↑ http://www.solarwirtschaft.de/fileadmin/content_files/Hintergrund_CdTe_0309.pdf
  63. ↑ http://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/es071763q
  64. ↑ http://www.lfu.bayern.de/luft/doc/pvbraende.pdf
  65. ↑ Wolfram Krewitt, Barbara Schlomann: Externe Kosten der Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien im Vergleich zur Stromerzeugung aus fossilen EnergietrĂ€gern. Gutachten im Rahmen von Beratungsleistungen fĂŒr das Bundesministerium fĂŒr Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit, 6. April 2006.

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Synonyme:

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   Universal-Lexikon

  • Photovoltaik — Pho|to|vol|ta|ik 〈[ vɔl ] f.; Gen.: ; Pl.: unz.âŒȘ = Fotovoltaik 
   Lexikalische Deutsches Wörterbuch

  • Photovoltaik — Pho|to|vol|ta|ik, auch Foto... [...v..., auch fo:...] die; <zu ↑Volt u. 2↑...ik> Teilgebiet der Elektronik bzw. der Energietechnik, das sich mit der Gewinnung von elektr. Energie bes. aus Sonnenenergie befasst 
   Das große Fremdwörterbuch

  • Photovoltaik — Pho|to|vol|ta|ik vgl. D✓Fotovoltaik 
   Die deutsche Rechtschreibung

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